Πρώτη Γνωριμία ………………………………………………………………………………………………………………… 1
Κεφάλαιο 1
Το Άτομο και οι Ατομικοί Δεσμοί 15
1.1. Το Ατομικό Μοντέλο του Rutherford ………………………………………………………………. 17
1.2. Το Ατομικό Μοντέλο του Bohr ………………………………………………………………………….. 20
1.3. Η Ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων …………………………………………………………………… 24
1.4. Χτίζοντας τον περιοδικό πίνακα ………………………………………………………………………… 30
1.5. Οι δεσμοί μεταξύ των ατόμων …………………………………………………………………………….. 33
1.5.1. Δυναμική ενέργεια αλληλεπίδρασης ………………………………………………………………. 34
1.5.2. Είδη δεσμών ……………………………………………………………………………………………………… 35
ç Αλληλεπίδραση Van der Waals-London …………………………………………………….. 36
ç Ιοντικός δεσμός …………………………………………………………………………………………….. 38
ç Ομοιοπολικός δεσμός ……………………………………………………………………………………. 40
ç Μεταλλικός δεσμός ………………………………………………………………………………………. 41

Κεφάλαιο 2
Ακτινογραφώντας τα Στερεά 43
2.1. Οι πρώτες εικόνες ………………………………………………………………………………………………….. 43
2.2. Κρυσταλλική δομή …………………………………………………………………………………………………. 45
2.2.1. To κρυσταλλικό πλέγμα ………………………………………………………………………………….. 45
2.2.2. Κρυσταλλικές συμμετρίες ……………………………………………………………………………….. 48
2.2.3. Τύποι κρυσταλλικών πλεγμάτων ……………………………………………………………………. 49
2.3. Κρυσταλλικές διευθύνσεις – Κρυσταλλικά επίπεδα ……………………………………….. 52
2.4. Πειραματική μελέτη της κρυσταλλικής δομής ………………………………………………… 54
xvi Ανακαλύπτοντας τη Φυσική της Στερεάς Κατάστασης
Κεφάλαιο 3
Ενεργειακές Ζώνες στα Στερεά 59
3.1. Μέταλλα, Μονωτές, Ημιαγωγοί …………………………………………………………………………. 60
Κεφάλαιο 4
Φαινόμενα Μεταφοράς στα Μέταλλα
Ο Νόμος του Ohm reloaded … και όχι μόνο 65
4.1. Πρώιμες θεωρίες – Το μοντέλο του Drude ………………………………………………………. 67
Bασικές υποθέσεις του Μοντέλου του Drude …………………………………………………………. 68
ç Η ηλεκτρική αγωγιμότητα …………………………………………………………………………………….. 70
ç Η θερμική αγωγιμότητα ………………………………………………………………………………………… 73
ç Ο νόμος των Wiedemann-Franz …………………………………………………………………………… 76
4.2. Ρεαλιστικότερες θεωρίες ………………………………………………………………………………………. 76
ç Το μοντέλο του Lorentz ………………………………………………………………………………………… 78
Η ηλεκτρική αγωγιμότητα ……………………………………………………………………………… 78
Η θερμική αγωγιμότητα …………………………………………………………………………………. 78
Ο νόμος των Wiedemann-Franz ……………………………………………………………………. 79
Η σχέση του Einstein ……………………………………………………………………………………… 79
ç Το μοντέλο του Sommerfeld …………………………………………………………………………………. 80
Η ηλεκτρική αγωγιμότητα ……………………………………………………………………………… 80
Η θερμική αγωγιμότητα …………………………………………………………………………………. 82
Ο νόμος των Wiedemann-Franz ……………………………………………………………………. 82
4.3. Φαινομενολογική ερμηνεία της θερμοκρασιακής εξάρτησης
της ηλεκτρικής αγωγιμότητας …………………………………………………………………………….. 82
4.3.1. Μέση ελεύθερη διαδρομή μεταφοράς ……………………………………………………………. 82
4.3.2. Υπολογισμός της θερμοκρασιακής εξάρτησης της ηλεκτρικής
αγωγιμότητας ………………………………………………………………………………………………….. 84
(Ι) Περιοχή υψηλών θερμοκρασιών …………………………………………………………….. 84
(ΙI) Περιοχή χαμηλών θερμοκρασιών …………………………………………………………… 85
Κεφάλαιο 5
Ημιαγωγοί 89
5.1. Σύσταση – Δομή ……………………………………………………………………………………………………… 90
5.2. Τα μοντέλα των δεσμών και των ζωνών …………………………………………………………… 92
Περιεχόμενα xvii
5.2.1. Χωρική απεικόνιση των δεσμών στο πυρίτιο …………………………………………………. 92
5.2.2. Απεικόνιση των ενεργειακών ζωνών στο πυρίτιο …………………………………………. 93
5.3. Χαρακτηριστικά των φορέων ……………………………………………………………………………… 96
5.3.1. Η ενεργός μάζα – Η οπή – Τα φορτία ……………………………………………………………. 96
5.3.2. Πυκνότητα καταστάσεων …………………………………………………………………………….. 100
5.4. Κατανομή φορέων σε κατάσταση ισορροπίας ………………………………………………. 102
5.5. Εισάγoντας προσμίξεις – Εμπλουτισμός ………………………………………………………… 104
ç Ποιοτική περιγραφή ……………………………………………………………………………………………… 105
ç Ενέργεια ιονισμού ………………………………………………………………………………………………… 108
5.6. Συγκέντρωση φορέων σε κατάσταση ισορροπίας ……………………………………….. 110
5.6.1. Εύχρηστες εκφράσεις για τις συγκεντρώσεις φορέων ……………………………….. 112
5.6.2. Σχέση ουδετερότητας φορτίου …………………………………………………………………….. 114
5.6.3. Συγκέντρωση φορέων σε ολικά ιονισμένο εξωγενή ημιαγωγό ………………….. 114
5.6.4. Θερμοκρασιακή εξάρτηση της συγκέντρωσης των φορέων ………………………. 115
5.7. Φαινόμενα μεταφοράς στους ημιαγωγούς …………………………………………………….. 117
5.7.1. Ρεύμα ολίσθησης – Αγωγιμότητα – Ευκινησία …………………………………………… 117
5.7.2. Ο Νόμος του Ohm στους ημιαγωγούς ………………………………………………………… 119
5.8. Το φαινόμενο Hall – Μια πρώτη ανάγνωση …………………………………………………. 121
Κεφάλαιο 6
Μαγνητικά Υλικά 127
6.1. Μαγνητική ροπή – Μαγνήτιση …………………………………………………………………………. 127
6.2. Παραμαγνητικά υλικά ………………………………………………………………………………………… 131
6.3. Διαμαγνητικά υλικά ……………………………………………………………………………………………. 133
6.4. Σιδηρομαγνητικά υλικά ……………………………………………………………………………………… 136
Κεφάλαιο 7
Μη-Κρυσταλλικά Υλικά 139
7.1. Άμορφα στερεά – Η έννοια της «αταξίας» …………………………………………………….. 139
7.2. Μαλακή ύλη – «Η Φυσική της απαλότητας» ………………………………………………… 147
ç Θερμική κίνηση …………………………………………………………………………………………………….. 149
ç Δομή ………………………………………………………………………………………………………………………. 151
ç Δυναμική ……………………………………………………………………………………………………………….. 152
ç Μοριακή αυτοσυναρμολόγηση ……………………………………………………………………………. 152
xviii Ανακαλύπτοντας τη Φυσική της Στερεάς Κατάστασης
Επίλογος ………………………………………………………………………………………………………………………….. 154
Παραρτήματα 155
Παράρτημα Ι …………………………………………………………………………………………………………………… 155
ç Η συνάρτηση Fermi-Dirac …………………………………………………………………………………… 155
Παράρτημα ΙΙ …………………………………………………………………………………………………………………. 159
Α. Υπολογισμός της στάθμης Fermi σε έναν ενδογενή ημιαγωγό …………………….. 159
Β. Υπολογισμός της στάθμης Fermi σε έναν εμπλουτισμένο ημιαγωγό,
μη-εκφυλισμένο, με ολικά ιονισμένους δότες ή αποδέκτες ……………………………. 160
Γ. Η θέση της στάθμης Fermi ως συνάρτηση της θερμοκρασίας ………………………… 161
Βιβλιογραφία …………………………………………………………………………………………………………………. 163
Ευρετήριο Πινάκων ……………………………………………………………………………………………………… 165
Ευρετήριο όρων …………………………………………………………………………………………………………….. 166
Ευρετήριο ονομάτων …………………………………………………………………………………………………… 170
Οι Συγγραφείς ……………………………………………………………………………………………………………….. 172